Relatório Iniciação cientifica
Protótipo:
Objetivos:
• Criar um carro movido à propulsão da mola da ratoeira
• Atingir a distancia de 5 metros o mais rápido possível
• Mover-se em linha reta
Desenvolvimento:
Tendo em vista os três objetivos do projeto acima citados, chegamos à conclusão de que o carrinho precisava ser leve, mas rígido estruturalmente e com o mínimo de atrito nas partes móveis para diminuir a dissipação da energia gerada pela mola.
A leveza do projeto foi alcançada com um chassi confeccionada em palitos de picolé, que por ser de um material leve e de fácil manejo (foi necessário somente uma cola e tesoura para criar o chassi) e trabalhando sua geometria a rigidez também foi alcançada, eliminando qualquer torção na estrutura.
Para diminuir o atrito, buscamos usar um eixo fino e assim aumentar o momento gerado pelo CD; mas que não fosse muito maleável e concluímos que o arame de solda seria uma boa escolha, as rodas como era obrigatoriamente de CD a única opção para melhorar seu desempenho foi um revestimento de bexigas na área de contato com o solo o que diminuiu as trepidações e aumentou a aderência, não permitindo o “giro em falso”, foi instalado uma arruela de grafite para diminuir o atrito que estava tendo entre as rodas e o chassi os CDs tinham que ser alinhados e balanceados o máximo possível para não dissipar a energia então optamos por pegar a peça de fixação dos CDs nos drives (leitores/gravadores, DVD, microsystem) assim o encaixe seria melhor e já alinhado e balanceado, ligado a essa peça está o eixo fixo.
O eixo fixo é responsável por transmitir o torque gerado pela linha ele precisava ser leve e com um diâmetro maior, o tubo de alumínio de uma antena foi perfeito, tinha um diâmetro bom era extremamente leve e rígido o suficiente; a esse eixo foi adicionado duas relações de borracha para melhorar a eficiência do carrinho, assim a relação de maior diâmetro gerava uma forte arrancada em contrapartida era necessário uma quantidade maior de linha para contornar seu perímetro, a segunda relação era intermediaria para a última relação que era o próprio eixo de alumínio que gerava maior velocidade ao carrinho.
A distância de 5 metros exigia no mínimo 14 voltas das rodas o que rendiam no eixo de alumínio por volta de 40 cm de linha sem considerar as duas relações de diâmetro maior o que aumentaria a quantidade de linha; o percurso da linha entre o eixo e a ponta da haste ligada à mola era de aproximadamente 20 cm a saída para esse problema foi aumentar esse percurso, a solução foi a instalação de uma haste de arame de solda entre a mola é o eixo à medida que a mola fechava ia ser erguendo esta haste parando verticalmente em relação a mola, fazendo a linha sair do eixo subir até a ponta da haste e depois descer até a ponta do prolongamento da mola o que aumentou 10 cm de linha todavia não resolveu o problema a solução então foi que o carro deveria acelerar o máximo de puder e depois ir por inercia o que resolveu o problema pois com a aceleração adquirida o carro passava dos 10 metros ,outro detalhe foi um dispositivo criado com arame para segurar a linha ao eixo evitando que ela deslize e quando terminar a linha se desprende sozinha sem riscos de enroscar.
Porém tivemos alguns problemas com a haste que prolongava o percurso da linha (foi removido) e com a roda dianteira que teve que ser substituída as pressas o que ocasionou o desvio do carro em linha reta e a não utilização da relação maior, mas que não impediu o carro de atingir um bom tempo na pista e posteriormente o 1° lugar entre os carros da sala.
Cinco conceitos físicos:
Energia elástica: fornecida pela mola da ratoeira, ao ser armada a mola armazenava energia gasta para movê-la ate prende-la que depois de acionada liberava essa energia rapidamente.
Tensão: a linha que ligava o eixo à mola era tensionada e por estar em contato com a lateral do eixo e não com o centro gerava um momento forçando o giro do conjunto eixo rodas, inclusive no nosso grupo a tensão foi tanta que rompeu a linha o que ocasionou um momento de nervosismo e pressa para concerta a tempo.
Inercia: foi utilizada para fazer o carrinho chegar ao final dos cinco metros sem a propulsão da mola, o carrinho adquiria velocidade e quando a mola parasse de impulsionar ele tendia a manter essa velocidade.
Atrito: o atrito só era desejado na área de contato com o solo, mas teria de ser o mínimo necessário já que muito atrito faria o carro perde sua velocidade rapidamente, pois iria atuar contra a inercia, outros locais onde havia atrito era nos eixos de arame de solda e a lateral das rodas com o chassi, esse ultimo foi um problema pois freava o carrinho tendo em vista que a madeira e o plástico da lateral do CD tinha um coeficiente de atrito alto, para resolver isso foi colocado uma arruela de grafite que sanou esse atrito demasiado.
Torque: a mola puxava a linha criando uma força, essa força aplicada fora do eixo de rotação resulta em um torque, aumentando essa distancia entre o ponto onde a força é aplicada e o eixo de rotação aumenta o torque o que foi aplicado no nosso projeto onde as relações maiores gerava um torque maior do que as menores por te uma distancia maior entre o eixo de rotação.
Conclusão:
Estamos satisfeitos com o resultado do carrinho e muito mais com os conhecimentos adquiridos e aplicados ao projeto, vimos que a aplicação da física pode aumentar a produção, no caso do carrinho aumentar seu desempenho e o mais interessante entender o porquê desse aumento possibilitando melhorias futuras. Ficamos com um “gostinho” de que dava pra ser mais rápido, em virtude dos problemas com alguns acessórios como a haste que aumentava o percurso da linha que impediu a utilização da maior relação do eixo.Aprendemos que com planejamento criando metas, objetivos e o principal raciocinando; enxergando as necessidades, dificuldades, soluções, aplicando conceitos mostrados em sala de aula é possível criar algo bem sucedido.
